Определите скорость молекул кислорода при температуре
-43ºС.(Отв:423м/с)
Определите скорость броуновских частиц, масса каждой из которых m0=7,1·10-19 кг, при температуре 7 ºС. (Отв:0,128м/с)
При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул воздуха достигает 700 м/с? (Отв:297 ºС)
Уравнение менделеева-клапейрона
Для решения задач данного раздела необходимо знать обозначения и единицы измерения для следующих физических величин:
Р – давление газа Па V – объем газаМ3 m – масса газа кг M –молярная масса кг/моль (см. «таблицу Менделеева») Т – абсолютная температура К R – газовая постоянная 8,31Дж/моль·К (см. справочную таблицу) |
ЗАДАЧА-ОБРАЗЕЦ: Определить давление углекислого газа в 12-литровом баллоне при температуре 17°С. масса газа 22 грамма.
Для решения этой задачи воспользуйтесь таблицей Менделеева и найдите там молярную массу углекислого газа СО2: М=44 г/моль.
Литры нужно превратить в кубические метры, для этого разделите их на тысячу.
Температуру запишите в Кельвинах, перевод сделайте по формуле:
Т=t+273[К]
Дано: |
СИ: |
Решение: |
m=22г M=44г/моль T=17°С V=12л
|
=0,022кг =0,044кг/моль =290K =0,012М3 |
|
P=? |
||
Откройте учебник, разыщите там уравнение Менделеева- Клапейрона:
переделайте эту формулу, чтобы по ней можно было вычислить давление:
Подставляем в формулу числа из «дано», ИЗ «СИ»:
Проверьте, какая размерность у ответа:
Запишите ответ. Ответ: Давление газа 100 КПа |
||
Вслед за первой, попробуйте решить самостоятельно следующие задачи, соблюдая все правила их оформления:
Какое давление оказывает азот в пятидесятилитровом баллоне при температуре 27°С массой 20 грамм? (Отв:36 кпа.)
Какая температура у десяти литров гелия при давлении 100000 Па и массе газа 3 грамма? (Отв:160 К.)
Какую массу имеет воздух в комнате объемом 100 м3 при нормальном давлении и температуре 20°С? (Отв:119 кг.)
Первый закон термодинамики
Для решения задач данного раздела необходимо знать обозначения и единицы измерения для следующих физических величин:
U – изменение внутренней энергии идеального газа Дж Q – количество теплоты, полученное газом Дж А – работа, совершенная идеальным газомДж Р – давление газа Па V – объем газаМ3 V –изменение объема газаМ3 m – масса газа кг M –молярная масса кг/моль (см. «таблицу Менделеева») Т – абсолютная температура К Т – изменение абсолютной температуры К R – газовая постоянная 8,31Дж/моль·К (см. справочную таблицу) |
ЗАДАЧА-ОБРАЗЕЦ: Определить изменение внутренней энергии, количество теплоты, полученное газом и работу, совершенную газом, при изобарном расширении 3 граммов кислорода, в процессе его нагревания от 27С, до 277С.
Для решения этой задачи воспользуйтесь таблицей Менделеева и найдите там молярную массу кислорода О2: М=32 г/моль.
Граммы нужно превратить в килограммы, для этого разделите их на тысячу.
Температуру запишите в Кельвинах, перевод сделайте по формуле:
Т=t+273[К]
Дано: |
СИ: |
Решение: |
m=3г M=32г/моль T1=27°С T2=277°С
|
=0,003кг =0,032кг/моль =300K =550K
|
|
P=? |
||
Откройте учебник, разыщите там формулу для первого закона термодинамики: Q=U+A – количество теплоты Q, переданное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии U и совершение механической работы A над внешними телами. Сразу применить эту формулу для расчетов невозможно, поэтому – разыщите формулу, для расчета работы идеального газа при изобарном процессе:
Преобразуйте формулу с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона:
Запишите формулу изменения внутренней энергии двухатомного газа:
Отличие с вычислением работы газа только в множителе 5/2:
Сделайте вычисления:
Проверьте размерность:
Запишите ответ. Ответ: А=195 Дж; U=487 Дж; Q=682 Дж. |
||
;
;
Решите самостоятельно задачи, соблюдая правила оформления:
Определите работу, изменение внутренней энергии и количество теплоты при изобарном расширении 2 граммов гелия от температуры 57°С до 157°С. (Отв: А=416Дж; U=623Дж; Q=1039 Дж.)
Определите работу, изменение внутренней энергии и количество теплоты при изобарном расширении от 1 до 2 литров одноатомного газа под давлением 3 атм. (Отв: А=300Дж; U=450Дж; Q=750 Дж.)